فهرست مطالب

پردازش سیگنال پیشرفته - سال پنجم شماره 1 (پیاپی 7، بهار و تابستان 1400)

مجله پردازش سیگنال پیشرفته
سال پنجم شماره 1 (پیاپی 7، بهار و تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1401/05/09
  • تعداد عناوین: 11
|
  • حسین خالقی بیزکی*، مهدی طیب مسعود صفحات 1-7
    ظرفیت سیستم های مخابرات بی سیم را می توان با بکار بردن چند آنتن در فرستنده و چند آنتن در گیرنده به نحو قابل ملاحظه ای افزایش داد. در چنین سیستم هایی، که MIMO نام دارند، گیرنده با دانشی که از کانال دارد، به آشکارسازی سیگنال ارسالی می پردازد. روش های مختلفی برای آشکارسازی بهینه و زیربهینه سمبل های ارسالی پیشنهاد شده است. اخیرا مفاهیم یادگیری عمیق و استفاده از شبکه های عصبی به منظور آشکارسازی در حد بهینه و حجم محاسبات کمتر در فرآیند تست، در مقایسه با سایر روش های سنتی پیشین، بکار گرفته شده است. درصورتی که اطلاعات کانال در گیرنده با خطا همراه باشد، کارایی این نوع آشکارساز کاهش یافته و درنتیجه نرخ خطای بیت افزایش می یابد. با توجه به اینکه در عمل، گیرنده تخمینی از کانال میان فرستنده و گیرنده را در اختیار دارد و نه مقدار دقیق آن را، مقاله حاضر روشی بهبودیافته برای آشکارسازی مبتنی بر یادگیری عمیق و مقاوم در برابر خطای تخمین کانال، پیشنهاد می کند. در این روش آشکارسازی با استفاده از ماتریس کوواریانس تخمین گر کانال و استفاده از مفاهیم یادگیری عمیق، یک آشکارساز مقاوم در برابر خطای تخمین کانال پیشنهاد و به صورت تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی مبین کارایی روش پیشنهادی در سیستم های MIMO است.
    کلیدواژگان: سیستم های چند ورودی و چند خروجی (MIMO)، آشکارسازی مقاوم، یادگیری عمیق، خطای تخمین کانال
  • آرمان خیراتی رونیزی* صفحات 9-18

    از میان روش های حذف نویز سیگنال، فیلترهای هموارساز smoothness priors یا quadratic variation regularization توجه بسیار زیادی را در دهه گذشته به خود جلب کرده است. در این روش ها، سیگنال مطلوب با استفاده از یک روش بهینه سازی تخمین زده می شود که در آن از مشتقات سیگنال به عنوان عامل جریمه کننده استفاده می شود. اما این روش ها فقط برای تخمین سیگنالهای توانی (polynomial signals) مفید هستند. در نتیجه بازدهی آنها در تخمین سیگنالهای غیرتوانی کاهش می یابد. برای جبران این محدودیت، در این مقاله، یک رویکرد جدید برای طراحی فیلتر هموارساز پیشنهاد می شود که بر پایه معادله دیفرانسیل تاخیری می باشد. در این رویکرد، به جای مشتقات سیگنال از معادله دیفرانسیل تاخیری به عنوان عامل جریمه کننده استفاده می شود. به عنوان نمونه، از معادله دیفرانسیل تاخیری مدل MA در طراحی فیلتر هموارساز استفاده می شود. فیلتر هموارسازMA  پیشنهادی در حوزه فرکانس آنالیز شده و نشان داده می شود که این فیلتر برای مقادیرکوچک اندازه پنجره، یک رفتارخوب در باند فرکانسی گذر و باند فرکانسی توقف از خود نشان می دهد. به عنوان یک کاربرد عملی، فیلتر هموارساز پیشنهادی برای حذف نویز سیگنال های قلبی به کار گرفته می شود. این روش، روی داده های واقعی موجود در پایگاه دادهPhysioNet PTB  آزمایش شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که روش پیشنهادی در مقایسه با روش های قبلی، بهتر عمل می کند.

    کلیدواژگان: معادله دیفرانسیل تاخیری، میانگین گیر، فیلتر هموارساز، تخمین
  • شیما ضرابی باب الدشت، ندا بهزادفر* صفحات 19-27
    تشخیص ریزدانه های کلسیم در تصاویر ماموگرافی سینه در تشخیص زودهنگام سرطان از اهمیت زیادی برخوردار است. شناسایی این ریزدانه ها به طور دستی و توسط افراد متخصص انجام می گیرد که با هزینه بالا و خطا همراه است. در این مقاله یک روش جدید مبتنی بر الگوریتم خوشه بندی فازی برای شناسایی ریزدانه در تصاویر ماموگرافی پیشنهاد شده است. در روش پیشنهادی کیفیت پایین تصاویر ماموگرافی به کمک پیش پردازش بهبود داده می شود. با تعریف یک تابع عضویت مناسب در خوشه بندی فازی، نواحی ریزدانه شناسایی شده اند. دقت و حساسیت ناحیه مطلوب دارای ریزدانه شناسایی شده با ناحیه ای که توسط پزشک استخراج شده مقایسه شده است. دقت شناسایی ناحیه مطلوب 79/96 درصد و حساسیت این شناسایی 20/97 درصد به دست آمده است که نسبت به روش قبلی دقت و حساسیت شناسایی ریزدانه بهبود پیدا کرده است (دقت شناسایی ناحیه مطلوب 95 در صد و حساسیت 52/90 در صد). در ادامه به کمک شبکه عصبی انتشار به جلو با الگوریتم آموزشی پس انتشار خطا، به طبقه بندی نواحی استخراج شده به دو دسته خوش خیم و بدخیم پرداخته شده است. معیارهای دقت شناسایی، حساسیت، نرخ اخباری مثبت و منفی برای ارزیابی دقت تشخیص خوش خیم و بدخیم بودن ریزدانه به کار گرفته شد. دقت شناسایی 50/97 درصد، حساسیت 13/98 درصد، نرخ اخباری مثبت 30/98 درصد و منفی 32/96 درصد، بیان کننده نتایج مطلوب از روش پیشنهادی در این مقاله است. دلیل برتری روش پیشنهادی دقت بالا در استخراج ناحیه مورد نظر و همچنین ویژگی های متمایز استخراج شده از ناحیه مورد نظر است.
    کلیدواژگان: ریزدانه کلسیم، سرطان سینه، تصاویر ماموگرام، خوشه بندی فازی، طبقه بندی، استخراج ویژگی
  • رضا کیوان شکوه*، علیرضا ذاکری، یونس محمدی صفحات 29-40
    در رادارهای پالس دوپلر معمولا از فشرده سازی پالس و روش پردازش دوپلر برای آشکارسازی هدف متحرک از طریق تبدیل فوریه سریع استفاده می کنند. روش فشرده سازی پالس متعارف و خروجی فیلتر منطبق استاندارد برای آشکارسازی اهداف کوچک نزدیک به یک هدف بزرگ کارایی مناسبی ندارد، زیرا گلبرگ های جانبی خروجی فیلتر منطبق هدف بزرگ، باعث ماسک شدگی اهداف کوچک می شود. فشرده سازی پالس وفقی این مشکل را به طور قابل توجهی در نویز رفع می کند. اما هدف سریع یک شیفت فاز دوپلر به فرکانس سیگنال دریافتی القاء می کند که باعث عدم تطابق سیگنال دریافتی و سیگنال ارسالی می شود. درنتیجه نسبت توان سیگنال به نویز کاهش می یابد. از آنجایی که فیلتر منطبق در گیرنده رادار فقط با نسخه سیگنال ارسالی تطبیق دارد، به دلیل عدم تطبیق با سیگنال دریافتی از محیط، خروجی آن دچار تلف می شود. معمولا فشرده سازی پالس وفقی در محیط صرفا نویزی با یک تک پالس قابل اجرا است اما در حضور کلاتر قوی به چند پالس برگشتی از هدف نیاز دارد. در این مقاله برای تامین این پالس ها، در فرستنده رادار مجهز به فشرده سازی پالس وفقی، شکل موج های متنوع به وسیله پرش فرکانسی تصادفی در شکل موج فرکانس پله ای (شکل موج فرکانس پله ای تصادفی) تولید می شود. با این روش اهداف ماسک شده در مجاورت یک هدف قوی و کلاتر با روش پیشنهادی آشکار می شود. نتایج شبیه سازی آشکارسازی اهداف متحرک ماسک شده با سایر روش های متداول مقایسه و بررسی می گردد.
    کلیدواژگان: فشرده سازی وفقی پالس، تنوع شکل موج، کلاتر، مدولاسیون فرکانس پله ای تصادفی شده
  • بهزاد لک*، پرستو نجفی صفحات 41-52
    سرطان پستان در سال های اخیر در بین زنان افزایش یافته است و یکی از شایع ترین علل مرگ و میر در زنان می باشد. مطالعات نشان می-دهد که ترموگرافی، نسبت به سایر روش های تشخیصی، روشی سریع تر، ارزان تر، غیرفعال، بدون ریسک، بدون اشعه و درد است. روش های جدید در پردازش تصویر، بینایی و یادگیری ماشین سبب شده تا مطالعات موفقیت آمیزی به منظور ایجاد سیستم های تشخیصی سرطان پستان با بکارگیری تصاویر ترموگرافی ایجاد شود. در این مطالعه یک روش مناسب برای تشخیص ناهنجاری تصاویر ترموگرافی از نمای روبه رو ارایه شده است که با بکارگیری این روش تفکیک ناحیه سینه و همه نواحی مدنظر پزشک که برای تشخیص سرطان پستان ضروری می-باشند، از ترموگرام ها جداسازی رنگی می شوند و نواحی پرحرارت ، با استفاده از الگوریتم FCM از تصاویر استخراج شده و به کمک آنالیز فراکتالی، بعد فراکتال این نواحی با استفاده از سه روش متفاوت محاسبه می شوند. جنبه نوآوری این مطالعه بررسی نقش آنالیز فراکتالی در ردیابی توزیع حرارت متقارن در دو بافت سینه است. نتایج نشان می دهد که آنالیز فراکتالی به طور بالقوه می تواند قابلیت اطمینان ترموگرافی در تشخیص تومور را بهبود بخشد. همچنین آنالیز فراکتالی نقش مهمی در ردیابی توزیع حرارت متقارن، در دو بافت پستان جهت ردیابی ناهنجاری ها را دارد.
    کلیدواژگان: بعد فراکتال، تحلیل توزیع متقارن دما، تفکیک رنگی ناحیه مدنظر، ترموگرافی
  • مهسا محمدرضائی، احسان سلیمانی نسب*، عصمت راشدی صفحات 53-64
    در سامانه های سلولی کنونی، عملکرد دستگاه کاربران موجود در مرز سلول به دلیل کیفیت ضعیف ارتباط، آسیب می بیند. حال آنکه این ارتباطات به تعداد بیشتری بلوک منابع و توان انتقالی نیز نیاز دارد. برای کاهش تعداد بلوک های فرکانسی و توان انتقالی، این مقاله به بررسی ارتباط دستگاه به دستگاه در حالت های فروسو و فراسوی سامانه های مخابرات سلولی می پردازد. به منظور بهینه سازی اتصال کاربران مختلف در شبکه به معنای یافتن بهترین ارتباط (کم ترین میزان توان مصرفی) یک کاربر با ایستگاه پایه که ممکن است از طریق ارتباط با کاربران دیگر و یا ارتباط مستقیم با ایستگاه پایه برقرار شود و با هدف کمینه کردن کل توان انتقال یافته، از روش های بهینه سازی متفاوتی مانند بهینه سازی جستجوی گرانشی، بهینه سازی ازدحام ذرات، بهینه سازی وراثتی و راهبرد توزیع شده مبتنی بر یادگیری Q با استفاده از تصمیم گیری بیشینه هموار بهره گرفته می شود. نتایج عددی کاهش توان حدود 30 درصد را برای این ارتباطات با پیچیدگی محاسباتی کمتر با استفاده از روش یادگیری Q نسبت به حالتی که به طور مرسوم تمام کاربران اتصال خود را از طریق ایستگاه پایه و به صورت متمرکز با پیچیدگی محاسباتی بالا برقرار می سازند، بیان می دارد.
    کلیدواژگان: تخصیص توزیع شده منابع، ارتباطات فروسو و فراسو، ارتباط دستگاه به دستگاه، الگوریتم جستجوی گرانشی، یادگیری Q
  • سعید مرادی، هادی گرایلو* صفحات 65-78
    در این مقاله یک سیستم فشرده سازی/بازسازی تصاویر متنی با درجه ی تفکیک مکانی بالا مبتنی بر فرا تفکیک پذیری پیشنهاد شده است. در روش پیشنهادی، برای رسیدن به میزان فشرده سازی بیشتر از ایده کاهش ابعاد در تصاویر متنی استفاده شده است. کاهش ابعاد در کنار عمل فشرده سازی ممکن است باعث تنزل در کیفیت تصویر شود. بنابراین باید روشی انتخاب شود که واحد بازسازی بتواند در کنار افزایش ابعاد تصویر، اثرات مخرب تاثیر گذار بر تصویر را نیز اصلاح کند. در مرحله بازسازی از روش فرا تفکیک پذیری استفاده شده است. در این روش، تصویر وضوح پایین ورودی به سه لایه تقسیم و سپس هر لایه براساس اهمیت اطلاعاتی آن با یک روش خاص بزرگ نمایی شده است. در نهایت لایه های بزرگ نمایی شده با هم ترکیب و تصویر وضوح بالای نهایی تشکیل شده است. یک ویژگی مهم روش پیشنهادی، قابلیت ترکیب آن با روش های فشرده سازی مختلف است. در این مقاله، ترکیب روش پیشنهادی با هر یک از روش های فشرده سازی JPEG، JPEG2000 و SPIHT بررسی و ملاحظه می شود، جواب قابل قبولی از نظر معیارهای بازشناسی متن (OCR) و متوسط امتیاز نظرسنجی (MOS) بدست آمده است گرچه از نظر معیار پیک سیگنال به نویز (PSNR) روش های دیگر بهتر از روش پیشنهادی عمل کرده اند.
    کلیدواژگان: فشرده سازی تصاویر متنی، فشرده سازی JPEG، فشرده سازی JPEG2000، فشرده سازی SPIHT، فرا تفکیک پذیری، شناسایی نوری کاراکترها
  • نعیمه مظفرزاده، حسین خالقی بیزکی* صفحات 79-87
    یکی از روش های دستیابی غیر متعامد، روش NOMA می باشد که به عنوان یک روش دستیابی با کارآیی طیفی بالا به شمار می رود. جهت دستیابی به ظرفیت و بهره طیفی بالاتر، ترکیب روش NOMA و سیستم MIMO تحت عنوان سیستم MIMO-NOMA برای مخابرات سیار نسل پنجم پیشنهاد شده است. عملکرد سیستم های مخابراتی به ویژه سیستم MIMO-NOMA تا اندازه زیادی وابسته به دقت تخمین کانال است به گونه ای که بازدهی سیستم در حضور خطای تخمین کانال کاهش چشمگیری می یابد. در این مقاله اثر خطای تخمین کانال بر سیستم MIMO-NOMA در لینک فروسو بررسی و آشکارساز جدیدی جهت بهبود عملکرد این سیستم در حضور خطای تخمین کانال ارایه می گردد. آشکارساز پیشنهادی در سه گام اثر خطای تخمین کانال و تداخل سیگنال کاربران بر داده دریافتی را تقلیل می دهد. نتایج شبیه سازی بیانگر آن است که آشکارساز پیشنهادی در مقایسه با : آشکارساز MMSE برای کاربر دور، و آشکارساز MMSE-SIC برای کاربر نزدیک، می تواند احتمال خطا را به نحو قابل ملاحظه ای کاهش داده و موجب بهبود عملکرد سیستم MIMO-NOMA در حضور خطای تخمین کانال گردد.
    کلیدواژگان: دستیابی چندگانه غیر متعامد(NOMA)، سیستم MIMO-NOMA، گیرنده حذف متوالی تداخل (SIC)، مخابرات سیار نسل پنجم، خطای تخمین کانال
  • سید مرتضی نوریان نجف آبادی، حمیدرضا ابوطالبی*، وحید ابوطالبی، فرزانه شایق صفحات 89-104
    در این مقاله به مکانیابی منابع اخلالگر فعالیت مغز در بیماران میتلا به اختلالات مغزی، با فرض دانستن اطلاعات مکانی منابع فعال مغز در افراد سالم با توجه به الگوی ارتباطات عملکردی مغز در این افراد و در فعالیت های مشابه، پرداخته می شود. در الگوریتم پیشنهادی، با استفاده از شکل-دهنده پرتو LCMV، اثر منابعی که به طور طبیعی در فعالیت های مختلف فعال هستند، از سیگنال EEG ثبت شده از بیمار، تا حد امکان، حذف و منابع اخلالگر مکانیابی می شود. در روش پیشنهادی برای مکانیابی منابع اخلالگر، از ترکیب روش فیلتر ذره ترتیبی (Sequential Particle Filter (SPF)) و شکل دهنده پرتو (BF) LCMV استفاده می شود. شبیه سازی ها با استفاده از نرم افزار Brain Storm و با استفاده از سیگنال های شبه واقعی مغزی صورت گرفته است. نتایج حاصل از اعمال روش پیشنهادی (SPF-BF) بر سیگنال EEG شبیه سازی شده نشان داده که این روش توانسته در شرایط نویزی شدید، نتایج بهتری نسبت به روش های شکل دهنده پرتو LCMV، الگوریتم های سنتی فیلتر ذره و ترکیب آن ها داشته باشد. همچنین نتایج حاصل از روش پیشنهادی در مقایسه با روش sLORETA حاکی از عملکرد مناسب روش پیشنهادی است. ضمن اینکه روش پیشنهادی در افزایش سرعت محاسبات نیز عملکرد بهتری نسبت به دیگر روش های مشابه داشته است.
    کلیدواژگان: مکانیابی منابع مغزی، الکتروانسفالوگرام، منابع سیگنال مغزی، منابع اخلالگر، فیلتر ذره ترتیبی، شکل دهنده پرتو
  • لیلا یحیایی، رضا ابراهیم پور*، عباس کوچاری صفحات 117-126
    محققین سعی دارند با پیاده سازی الگوریتم های تصمیم گیری مشابه عملکرد مغز، به قدرت قابل توجه ذهن انسان دست یابند. تصمیم های سلسله مراتبی، تصمیمات پیچیده ای هستند که نیاز به مکانیزم های استدلال فراشناختی در مغز دارند. بازخورد منفی، قطعیت و قدرت محرک، پارامتر هایی هستند که در شکل گیری این نوع تصمیمات نقش دارند. در این پژوهش به منظور ساخت یک چارچوب محاسباتی مشابه عملکرد مغز برای سیستم های هوشمند، درک ماهیت بیولوژی شکل گیری تصمیمات سطح بالا، استفاده از انواع دیگر داده ها علاوه بر داده های رفتاری نیز مهم خواهد بود. از آنجایی که پاسخ های غیرارادی چشمی حاصل از خروجی آزمایش روان-فیزیک، نماینده معتبری از عملکرد ساز و کار نورونی مغز می باشند، در این پژوهش علاوه بر تحلیل داده های رفتاری به این مسیله پرداخته شده است که آیا با تحلیل داده های غیرارادی انسان (سیگنال های چشمی) می توان به دینامیک حاکم بر تغییرات تصمیمات سطح بالا پی برد. دیده شد که اندازه قطر مردمک، احتمال تغییر در پارامترهای تصمیم های سطح بالا را پیش بینی می کند و بازتاب استراتژی تصمیم سطح بالای فرد تحت شرایط پیچیده است. سپس در راستای توسعه ابزار های مشابه عملکرد مغز در محیط های پیچیده، چارچوبی برای تصمیمات سلسله مراتبی ارایه شده است.
    کلیدواژگان: سیستم های هوشمند، تصمیم گیری سلسله مراتبی، مردمک چشم، انسان
  • ابوالفضل یونسی، رضا افروزیان*، یوسف صیفاری صفحات 127-135
    با توجه به همه گیری ویروس کرونا (کووید-19) و انتقال سریع آن در سرتاسر دنیا، جهان با یک بحران بزرگ روبرو شده است. برای جلوگیری از شیوع ویروس کرونا سازمان بهداشت جهانی (WHO) استفاده از ماسک و رعایت فاصله اجتماعی در مکان های عمومی و شلوغ را بهترین روش پیشگیرانه معرفی کرده است. این مقاله یک سیستم برای شناسایی افراد دارای ماسک پیشنهاد می کند که بر پایه یادگیری انتقالی و معماری Inception v3 است. روش پیشنهادی با استفاده از دو مجموعه داده (SMFD) Simulated Mask Face Dataset و MaskedFace-Net (MFN) آموزش می بیند و با تنظیم بهینه فراپارامتر ها و طراحی دقیق بخش تماما متصل سعی می کند دقت سیستم پیشنهادی را افزایش دهد. از مزایای سیستم پیشنهادی این است که می تواند علاوه بر صورت های دارای ماسک و بدون ماسک، حالت های استفاده غیر صحیح از ماسک را نیز تشخیص دهد. از این رو روش پیشنهادی تصاویر چهره ورودی را به سه دسته تقسیم بندی خواهد کرد. نتایج آزمایشی، دقت و کارایی بالای روش پیشنهادی را در موضوع فوق نشان می دهند؛ بطوری که این مدل در داده های آموزش به دقت ٪99/47 و در داده های آزمایشی به دقت ٪99/33 دست یافته است.
    کلیدواژگان: ماسک، کووید-19، یادگیری انتقالی، شبکه عصبی کانولوشنال، معماری InceptionV3
|
  • Hossein Khaleghi Bizaki *, Mehdi Tayyeb Masoud Pages 1-7
    It is possible to noticeably increase the capacity of wireless communication systems through the use of multiple antennas both in the transmitter and in the receiver. In such systems, which are referred to in short as MIMO, the receiver uses its knowledge of the channel to detect the transmitted signal. Different methods have been proposed for optimal and sub-optimal detection of the transmitted signals. Recently, principles of deep learning and implementing neural networks have been employed as a near optimal approach for MIMO detection with fewer calculations during the testing process compared to traditional methods. In the event an error occurs in the receiver’s channel estimation process, this type of detector suffers a drop in performance and as a result, BER will increase. Given that in practice, the receiver only has an estimation of the CSI instead of the exact values, the current study presents an enhanced detection method based on deep learning, which is also robust against channel estimation error. In this detection method, by using the covariance matrix of the channel estimator and the principles of deep learning, a robust detector against channel estimation error is proposed and comprehensively evaluated. Numerical simulations confirm the performance of the proposed method.
    Keywords: Multiple Input Multiple Output (MIMO), Robust Detection, Deep learning, Channel Estimation Error
  • Arman Kheirati Roonizi * Pages 9-18

    Among the techniques that are used for signal denoising, smoothing filters have received significant attention during the past. However, these methods are particularly suited for polynomial signal smoothing. Therefore, their performance is significantly decreased for signals that cannot be well modelled with a polynomial function. To overcome this limitation, in this paper, we propose a new approach to smoothing filter design, which is based on the delay differential equation model. In this approach, we propose to substitute the derivative of the signal with a DDE model of the signal. As an example, a delay differential equation of moving average (MA) model is used as penalty term in the optimization problem. The results indicate that a better solution can be found by appropriate balancing a trade-off between the MA model of the signal and the minimum mean square error. The proposed MA smoothing filter is analyzed in frequency domain. It is shown that the proposed MA smoothing filter displays good properties within its pass-band and stop-band bands for small values of window length. As an application, the proposed MA smoothing filter was used for electrocardiogram (ECG) signal denoising. We tested the method over data from the PhysioNet PTB database. The results show that the proposed MA smoothing filter outperforms the original smoothness priors or QV regularization.

    Keywords: Delay differential equation, Smoothing filter design, Estimation, Moving average
  • Shima Zarrabi Baboldasht, Neda Behzadfar * Pages 19-27
    Detection of calcium particles in breast mammography images is important in the early detection of cancer. Identification of these particles is done manually by experts, which is associated with high cost and error. In this paper, a new method based on fuzzy clustering algorithm for fine-grained detection in mammographic images is proposed. In the proposed method, the low quality of mammographic images is improved with the help of preprocessing. By defining an appropriate membership function in fuzzy clustering, fine-grained regions are identified. Finally, the identified areas were classified into benign and malignant groups with the help of forward propagation neural network with error propagation training algorithm. The accuracy of identification of the desired area is 96.79% and the sensitivity of this identification is 97.20%. Compared to the previous method, the accuracy and sensitivity of fine-grained identification has been improved (95% of the desired area identification accuracy and 90.52% sensitivity).  In the classification of areas with the help of neural network, the accuracy was 97.5%. Evaluation criteria showed the superiority of the proposed method in the extraction of calcium particles and classification. The reason for the superiority of the proposed method is the high accuracy in extracting the desired area as well as the distinctive features extracted from the desired area.
    Keywords: Microcalsiom, breast cancer, Mammogram images, Fuzzy clustering, classification, feature extraction
  • Reza Kayvan Shokooh *, Alireza Zakeri, Younes Mohammadi Pages 29-40
    Pulse-Doppler radars typically use pulse compression and Doppler processing to detect moving targets through fast Fourier transforms. The conventional pulse compression method and the standard matched filter output for detection of small targets close to a large target do not work well, since the sidelobes of the match filter output by a large target could mask the smaller targets. Adaptive pulse compression resolves this issue significantly in noise. However, the fast targets induce Doppler phase shift in the received signal frequency, in which cause mismatch between the received signal and the transmitted signal. Consequently, the Signal to Noise Ratio is reduced. Whereas the matched filter in the radar receiver is only adapted to the transmitted signal version and its output will be wasted due to non-matching with the received signal from the environment. Adaptive pulse compression is generally applied with a single pulse in alone noise environment, but in the presence of strong clutter it is required to several return pulses. In this paper, to supply these pulses, in a radar transmitter equipped with adaptive pulse compression, waveforms diversity are generated by random frequency hopping in step frequency waveform. The simulation results of the detection of masked moving targets are compared with other conventional methods.
    Keywords: Adaptive Pulse Compression, Waveform Diversity, Pulse Doppler, clutter, Randomized Stepped Frequency Modulation
  • Behzad Lak *, Parastoo Najafi Pages 41-52
    Breast cancer has increased among women in recent years and is one of the leading causes of death in women. Studies show that thermography is a faster, cheaper, passive, risk-free, radiation-free and pain-free method than other diagnostic methods. New methods of image processing, vision and machine learning have led to successful investigations into the invention of breast cancer detection systems by thermometric images. In the present study, a proper method of diagnosing abnormality through thermography images of the obverse view is presented. By this segregation method, the breast area and every other area targeted by the physician that is vital for breast cancer diagnosis are color-divided in the thermographs. Warmer regions known as vital centers are extracted by the FCM algorithm and the fractal dimension of these regions is calculated using three different methods. The Studies suggesting that fractal analysis may potentially improve the reliability of thermography in breast tumor detection. The innovative aspect of this paper is the study of the role of fractal analysis in tracking the symmetrical heat distribution in two breast tissues in thermographic images. The results show that fractal analysis plays an important role in tracking the symmetrical heat distribution in two breast tissues to investigate asymmetry in order to detect breast abnormalities.
    Keywords: Fractal dimension, symmetrical temperature distribution analysis, segregation of the targeted area, fuzzy c means, Thermography
  • Mahsa Mohammadrezaei, Ehsan Soleimani Nasab *, Esmat Rashedi Pages 53-64
    In current cellular systems, the performance of active users' devices at the cell edge suffers from the poor link quality. However, these connections also requires more resource blocks and transmission power. In order to reduce the number of resource blocks and transmission power, this paper discusses device to device communication in downlink and uplink cases of cellular communication systems. In order to optimize the connections of different network users, which means finding the best user’s connection to a base station (minimum power consumption), which may be established through communication with other users or direct connection with the base station, and to minimize the total transmission power, different optimization methods such as gravitational search optimization, particle swarm optimization, genetic optimization algorithm and distributed strategy based on Q learning and softmax decision making methods are used. The numerical results show a power reduction of around 30 percent for these distributed communications with less computational complexity using the Q learning method compared to the case in which all users traditionally connect through the base station in a centralized way with high computational complexity.
    Keywords: Distributed resource allocation, downlink, uplink, device-to-device communication, Gravitational Search Algorithm, Q learning
  • Saeid Moradi, Hadi Grailu * Pages 65-78
    In this paper, a CODEC system based on super resolution, is proposed for compression of high resolution textual images. It employs image resizing to decrease image dimensions and consequently, to improve the compression ratio; but at the other hand, it may reduce the image quality. Therefore, the decompression unit employs super resolution to simultaneously increase the reconstructed image dimensions and quality. In the employed interpolation-based super-resolution method, using an efficient textual image matting algorithm, the input low-resolution textual image is decomposed into three layers after which, each layer is enlarged using a particular method. Finally, the enlarged layers are combined to build the high resolution reconstructed textual image. An interesting feature of the proposed method is the ability to use existing compression methods such as JPEG, JPEG2000 and SPIHT. We have employed the aforementioned compression methods in the proposed CODEC system and evaluated the compression results with respect to OCR rate, Mean Opinion Score (MOS), and PSNR measures. Considering the OCR and MOS measures, the proposed method outperformed the others but not so with respect to PSNR.
    Keywords: textual image compression, JPEG compression, JPEG2000 compression, SPIHT compression, super resolution, optical character recognition
  • Naimeh Mozafarzadeh, Hossein Khaleghi Bizaki * Pages 79-87
    One of the non-orthogonal access techniques is non-orthogonal multiple access (NOMA) that is known as an access technique with high spectral efficiency. The combination of NOMA technique and MIMO system which is called MIMO-NOMA system has been offered in order to achieve higher capacity and spectral gain for 5G mobile communication. The performance of communication systems especially MIMO-NOMA system, significantly depends on channel estimation accuracy as the system efficiency decrease dramatically in the presence of channel estimation error. In this paper, the channel estimation error effect in downlink MIMO-NOMA system is investigated and a new detector which aims to improve the performance of system is proposed despite the channel estimation error. The proposed detector decreases both the effects of channel estimation error and the interference of user in three steps. Simulation results indicate that the proposed detector decreases the error probability and improves the system performance compared to that of the MMSE detector for far user and MMSE-SIC detector for near user considerably.
    Keywords: Non-orthogonal multiple access(NOMA), MIMO-NOMA system, successive interference cancellation(SIC) receiver, 5G mobile communication, Channel Estimation Error
  • Seyed Morteza Nourian Najafabadi, Hamid Reza Abutalebi *, Vahid Abootalebi, Farzaneh Shayegh Pages 89-104
    This paper deals with locating disruptive sources in patients with brain disorders, supposing to have the location of active brain sources in healthy people according to their functional connectivity pattern information in similar activities. In the proposed algorithm, firstly the effect of sources that are active in normal brain activity is eliminated from the patient’s recorded EEG signals using the LCMV beamformer. Then, the disruptive sources are localized. The proposed method utilizes a combination of Sequential Particle Filter (SPF) and LCMV Beam-Former (BF) to localize disruptive sources. The simulations have been performed using BrainStorm software and pseudo-real EEG signals. The results of applying the proposed method (SPF-BF) on the simulated EEG signal show that this method could achieve better results in severe noise conditions than the LCMV beamformer, traditional particle filter algorithms, and combination of them. Also, the comparative results of the proposed method and sLORETA confirm the proper performance of the proposed method. In addition, the proposed method outperforms the other methods in terms of computational complexity.
    Keywords: Brain Source Localization, Electroencephalogram (EEG), Brain Source Signal, Disruptive Sources, Sequential Particle Filter, Beamformer
  • Leyla Yahyaie, Reza Ebrahimpour *, Abass Koochari Pages 117-126
    Researchers are trying to achieve the power of the human mind by implementing decision-making algorithms similar to brain function. Hierarchical decisions are complex decisions that require metacognitive reasoning mechanisms in the brain. Negative feedback, certainty, and motion strength are the parameters that play a role in shaping such decisions. In this study, in order to design a computational framework similar to brain function for intelligent systems, it will be important to understand the biology nature of high-level decision-making, using other types of data in addition to behavioral data. Since involuntary eye responses resulting from the output of psychophysical experiments are a reliable representative of the function of the neuronal mechanism in the brain, in this study addition to the analysis of behavioral data, this issue has been addressed whether it is possible to understand the dynamics of changes in high-level decisions by analyzing involuntary human data (eye signals). We found that pupil diameter size predicts the likelihood of changes in the parameters of high-level decisions, and reflects the individual's high-level decision strategy under complex conditions. Then, in order to design systems similar to brain function in complex environments, we provide a framework for hierarchical decisions.
    Keywords: intelligent systems, Hierarchical decision making, pupil, Human
  • Abolfzal Younesi, Reza Afrouzian *, Yousef Seyfari Pages 127-135
    Due to the epidemic of the coronavirus (Covid-19) and its rapid spread around the world, the world has faced a huge crisis. To prevent the spread of the coronavirus, the World Health Organization (WHO) has introduced the use of masks and keeping social distance as the best preventive method. So, developing an automatic monitoring system for detection of facemask in some crowded places is essential. To do this, we propose a mask recognition system based on transfer learning and Inception v3 architecture. In the proposed method, two datasets are used simultaneously for training including: Simulated Mask Face Dataset (SMFD) and MaskedFace-Net (MFN).this paper tries to increase the accuracy of the proposed system by optimally setting hyper-parameters and accurately designing the fully connected layers. The main advantage of the proposed method is that in addition to masked and unmasked face, it can also detect cases of incorrect use of mask. Therefore, the proposed method classifies the input face images into three categories. Experimental results show the high accuracy and efficiency of the proposed method; so that, this method has achieved to accuracy of 99.47% and 99.33% in training and test data respectively.
    Keywords: Mask, Covid-19, Transfer learning, Convolutional neural network, Inception v3